高光谱木材加工行业应用 上

高光谱木材加工行业应用 上

首页休闲益智光谱世界更新时间:2024-07-28

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木材水分测量

木材工业正在经历巨大的变化。客户的质量要求越来越高。湿度测量是专业木材加工的重要质量标志。为了确定湿度水平,您现在可以使用高光谱成像来快速、准确地指示木材的湿度水平。

周围空气相对湿度的变化导致木材获得或失去水分。因此木材具有吸湿性。木材含水率(MC)是一个主要的质量等级并影响价格。对于所有希望通过更好的质量获得更高利润的生产商来说,这是木材加工行业的一个重要指标。我们使用高光谱技术和常规木材水分计测量了三个云杉木样品的水分含量。

初次测量后,将木材样品浸泡在水中约 1 小时。下一步是再次测量湿度,然后风干。干燥0.5小时、1小时和1.5小时后,湿度测量再进行3次。创建了一个PLS模型来根据高光谱成像确定木材湿度。

因此我们使用了木材水分仪的初始测量和浸泡后立即测量。由于木材水分计仅测量局部,因此选择相同的区域进行高光谱测量。

高光谱成像木材水分应用中进行了测试,因为它能够监测木材样品的水分含量 (MC)。测试显示出较高的预测准确性。其精度与水分计计可获得的精度相似。HSI 可以远距离测量湿度,这是无损检测应用。

高光谱成像的主要优点是:

1.快速测量,实时检测

2.局部解析湿度测量 -> 可以确定湿度分布。

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木材环保回收材质分选

上图显示了高光谱成像在木材回收中的可能性。木材回收是一个成熟的行业。一般金属部件通常被分离,但现在的重点正在改变,以将所有非木质部件从材料流中分离出来。尤其是各种塑料会强烈影响可回收木材的后续加工。

通过使用高光谱成像技术,可以轻松检测到这些不需要的部分。由于高光谱相机与感知系统可以轻松集成到客户现有的机器视觉解决方案中,使得化学和分子信息以每个人都可以理解的格式表示 - 颜色。因此,每个能够处理颜色数据的人现在都能够根据化学信息进行分类。

上图显示了通过将高光谱成像应用于高光谱数据而产生的一系列可能的感知之一。左堆仅显示木质部件,而右堆是木质部件和聚合物的混合物。

可以看出,蓝色对应于木质部件的光谱信息,而其他物体的颜色不同。右下角的部分由于该部分的化学性质而没有保留太多光谱信息 - 可以看到的是镜面的反射。同样有趣的是左侧的木质部分,在中心显示蓝灰色信息,而边框仍然是木质的蓝色。通过分析其光谱,可以识别出木材以外的附加信息。预计其原因可能是木质部分上的某种绘画。

因此,通过这个例子,很容易证明应用高光谱成像所获得的优势:化学中的微小变化也可以通过不同的颜色印象来显示。与这种木质(通常为蓝色)相对应的所有东西在化学上都必须与木材的化学成分相对应。我们还能够通过识别颜色混合来识别材料的混合物(就像我们看到的带有假定绘画的部分)。此外,无法通过光谱“分类”的物体(由于反射或由于玻璃或黑色聚合物等近红外非活性)可以通过与木材不同的颜色来检测。

由于该图像是彩色图像而不是分类图像,客户可以通过自己微调颜色分类来控制分选的纯度 - 因此与传统方式相比,这些客户对分选的质量有更多的控制直接在“光谱世界”进行分类

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水性木器漆检测

使用高光谱技术对多层涂漆进行非接触式质量控制(在线)

清漆和涂料的性能不仅取决于其成分,还取决于所涂层的均匀性和厚度。检查涂层的两个参数(均匀性和厚度)非常重要。理想情况下,这可以在一次测量中完成,但目前,缺乏广泛可用的方法和系统来提供精确的均匀性信息以及表面涂层的厚度信息。

在此案例中,化学传感用于检测云杉木上透明涂层的厚度。左图显示了原图。右图显示了高光谱传感结果。

高光谱成像技术以及光谱分析和建模算法,将化学/分子特性描绘为图像中的颜色。多种清漆和涂层在 1000 nm 至 1700 nm 的光谱范围内显示出吸收带,例如聚氨酯清漆涂层,其在 1650 至 1720 nm 之间显示出特征吸收带。无机(含铜、铬或砷)和有机(碳基)防腐剂也在此光谱范围内显示吸收带。使用测量系统 Insight记录图像,并使用 PLS-DA 进行分析和建模。

在高光谱图像中,透明涂层厚度以热图形式描绘,从蓝色(背景)到红色(3 层透明涂层)。这清楚地表明了高光谱提供的云杉木透明涂层厚度和均匀性的无损同步测量。

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